Увеличение загруженности космоса: новые методы моделирования орбит в условиях между Землей и Луной

Согласно последним данным, космос становится все более загруженным: на орбите Земли теперь находится более 45,000 искусственных объектов. Эта цифра включает в себя не только тысячи спутников, обеспечивающих интернет, GPS и другие виды связи, но и значительное количество космического мусора, оставшегося от предыдущих космических миссий человечества. В условиях растущей занятости орбит, предотвращение столкновений между этими объектами становится одной из важных задач для космических агентств всего мира.

Исследователи из Лаборатории имени Лоуренса Ливермора в Калифорнии разработали новый метод моделирования орбит в цислунарном пространстве — области между Землей и Луной. Используя мощные суперкомпьютеры и открытый доступ к данным, ученые смоделировали миллионы орбит за шесть лет, что позволило получить ценную информацию о динамике объектов.

Как сообщил научный сотрудник LLNL Денвир Хиггинс, «при наличии миллиона орбит можно провести глубокий анализ с использованием машинного обучения.» Данные исследования позволяют предсказать срок жизни орбиты, ее стабильность, а также выявить аномальные движения. Полученные результаты показали, что около 50% смоделированных орбит оставались стабильными как минимум в течение одного года, тогда как менее 10% смогли поддерживать стабильность на протяжении всего моделирования.

«Если вы хотите знать, где спутник будет через неделю, нет уравнения, которое может точно это предсказать,» — прокомментировал научный сотрудник LLNL Тревис Ягер. — «Приходится постепенно двигаться вперед.»

Процесс моделирования миллиона орбит потребовал колоссальных вычислительных мощностей. Лаборатория сообщила, что для выполнения расчетов использовалось 1.6 миллиона часов ЦП, что на обычном компьютере заняло бы более 182 лет. Однако с помощью суперкомпьютеров Quartz и Ruby выполнение симуляций заняло всего три дня.

Эта работа может оказаться крайне полезной в будущем, особенно для определения «перекрестков» для спутников, а также в условиях, когда страны продолжают запускать новые спутники без глобальной координации. В свете быстрорастущего числа космических аппаратов, такие инструменты могут помочь управлять их движением и минимизировать риск столкновений.

Так, по оценкам аналитиков, количество запланированных запусков спутников к середине следующего десятилетия может достигнуть 1000 в год, что многократно увеличивает вероятность возникновений столкновений. В связи с этим, использование передовых методов моделирования, таких как разработанные LLNL, становится все более актуальным и необходимым для обеспечения безопасности в космосе.

Проблема космических столкновений требует комплексного подхода и международного сотрудничества для создания эффективных механизмов контроля за орбитальным пространством.